Comment fonctionnent les armes laser ?

Partout dans le monde, les nations développent rapidement des armes laser de haute puissance pour des missions militaires sur terre et en mer, dans les airs et dans l'espace.

Arme laser montée sur un camion. Photo : Popular Science

Les images d'essaims de petits drones bon marché remplissant le ciel ou rasant les vagues ont incité l'armée à développer et à déployer des armes laser comme alternative aux défenses coûteuses telles que les missiles, selon Iain Boyd, professeur de sciences et d'ingénierie aérospatiales à l'Université du Colorado à Boulder.

Les lasers utilisent l'électricité pour créer des photons, ou particules de lumière. Ces photons traversent un milieu amplificateur, ce qui augmente rapidement leur nombre. Tous ces photons sont ensuite focalisés en un faisceau étroit par un guide d'ondes laser, d'après The Conversation .

Depuis l'invention du premier laser en 1960, les ingénieurs ont développé une variété de lasers produisant des photons à différentes longueurs d'onde sur l'ensemble du spectre électromagnétique, de l'infrarouge à l'ultraviolet. Les systèmes laser de forte puissance utilisés dans les applications militaires reposent sur des lasers à semi-conducteurs, qui utilisent des cristaux spéciaux pour convertir l'énergie incidente en photons. Une caractéristique essentielle des lasers à semi-conducteurs de forte puissance est que les photons produits se situent dans la région infrarouge du spectre électromagnétique et sont invisibles à l'œil nu.

Lorsqu'un faisceau laser interagit avec une surface, il produit différents effets selon sa longueur d'onde, sa puissance et la nature du matériau. Les lasers de faible puissance émettent des photons dans le spectre visible et peuvent servir de source lumineuse pour des pointeurs ou des démonstrations lors d'événements publics. Ces faisceaux laser sont si peu puissants qu'ils se réfléchissent sur la surface sans l'endommager.

Les systèmes laser de forte puissance sont utilisés pour découper les tissus biologiques dans de nombreuses interventions médicales. Les lasers les plus puissants peuvent chauffer, vaporiser, faire fondre et brûler divers matériaux ; ils sont également utilisés dans les procédés industriels de soudage et de découpe. Outre la puissance du laser, sa capacité à produire différents effets dépend aussi de la distance entre le laser et la cible.

armes laser

En partie grâce au développement des lasers industriels de forte puissance, l'utilisation d'armes laser par les forces armées se généralise. Un avantage fondamental de ces armes réside dans leur capacité de fonctionnement continu. Contrairement aux armes traditionnelles, comme les fusils, dont les munitions sont limitées, les lasers de forte puissance peuvent tirer en continu tant qu'ils sont alimentés.

L'armée américaine déploie des lasers de forte puissance montés sur des camions pour neutraliser diverses cibles, notamment des drones, des hélicoptères, des mortiers et des missiles. La marine américaine utilise des lasers de forte puissance embarqués sur ses navires pour se défendre contre les petites embarcations de surface rapides, ainsi que contre les missiles et les drones. L'armée de l'air américaine développe des lasers de forte puissance embarqués sur ses aéronefs pour des missions offensives et défensives. La Russie construit également des lasers de forte puissance au sol afin de neutraliser les satellites ennemis.

Limites des armes laser

L'un des principaux défis pour les unités utilisant des lasers de forte puissance réside dans la puissance nécessaire pour opérer à distance. Contrairement aux lasers industriels, qui se trouvent à quelques centimètres de leur cible, les opérations militaires impliquent des distances bien plus importantes. Pour se défendre contre une menace rapprochée, comme des mortiers ou des embarcations légères, les armes laser doivent atteindre leurs cibles avant de pouvoir causer des dégâts.

Mais la combustion de matériaux à distance de sécurité exige des faisceaux laser d'une puissance de plusieurs dizaines, voire centaines de kilowatts. Le plus petit prototype d'arme laser consomme 10 kilowatts d'électricité, soit l'équivalent de la consommation d'une voiture électrique. La dernière arme laser de haute puissance en développement requiert 300 kilowatts, soit suffisamment pour alimenter 30 foyers. Du fait de leur rendement de seulement 50 %, les lasers de haute puissance génèrent d'énormes déchets.

Cela signifie que les lasers de forte puissance nécessitent une infrastructure de production d'énergie et de refroidissement, ce qui peut limiter l'efficacité des différentes plateformes. Les camions de l'armée de terre et les avions de chasse de l'armée de l'air disposent du moins d'espace pour les armes laser de forte puissance ; ces systèmes sont donc limités à des cibles de puissance relativement faible, comme la destruction de drones ou la neutralisation de missiles. Les grands navires et les aéronefs peuvent accueillir des lasers plus puissants, capables de perforer la coque des bateaux et des véhicules terrestres. Les systèmes terrestres sont les moins contraints ; ils disposent donc de la plus grande puissance et peuvent neutraliser des missiles à distance.

Une autre limitation importante des armes laser de haute puissance nécessitant une plateforme concerne leur autonomie. L'alimentation électrique du laser devant être transportée par camion, navire ou avion, elle limite la puissance de sortie et l'utilisation du laser est donc restreinte. De plus, l'efficacité de ces armes est réduite par la pluie, le brouillard et la fumée, qui provoquent la dispersion du faisceau. Enfin, le faisceau laser doit rester verrouillé sur la cible pendant plusieurs secondes pour l'endommager.

À l'avenir, les armes laser continueront probablement à se développer avec des niveaux de puissance accrus, élargissant ainsi leur portée.

An Khang (Selon The Conversation )

Lien source: https://vnexpress.net/vu-khi-laser-hoat-dong-nhu-the-nao-4720686.html